Composite coatings including solid lubricants designed for aviation

• Autorzy: Posmyk A. , Myalski J.

Warianty tytułu

PL

Powłoki kompozytowe zawierające smary stałe przeznaczone dla lotnictwa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the fundamentals of the manufacturing, structure and selected properties of composite coatings (RGC) developed at the Silesian University of Technology designed for the aviation industry. The tribological properties of the developed coatings were compared with the properties of coatings used to date (TLML). The primary purpose of the coatings developed by the authors is to extend the time of correct operation of selected contacts of aircraft piston engines after the loss of lubrication due to a failure during flight. This time is necessary to fly to a safe landing place. Ensuring correct operation of the contact, i.e. maintaining the coefficient of friction at a level to prevent seizing, is possible due to a coating of a composite layer containing solid lubricants on the sliding surfaces. In the RGC coating, it is a glassy carbon and in the TLML coating it is molybdenum disulphide. During sliding with an insufficient amount of oil, more intensive wear of the coating takes place. Since the lubrication does not work, wear products are removed from the friction zone much more slowly. A mixture is formed from the wear products of the solid lubricant and oil residues, which is deposited on the cooperating surfaces, reducing friction. Even after the coating was worn off, the coefficient of friction in the conducted tests did not exceed 0.04. The developed coating can work at 120°C, with pressure p = 0.4÷2.0 MPa and at sliding velocity v = 0.55 m/s up to 30 minutes without being completely worn out. The TLML coating after about 24 minutes was worn out.

PL

Przedstawiono podstawy wytwarzania, budowę i wybrane właściwości opracowanych w Politechnice Śląskiej powłok kompozytowych (RGC) przeznaczonych dla lotnictwa. Właściwości tribologiczne opracowanych powłok porównano z właściwościami powłok stosowanych dotychczas (TLML). Podstawowym celem opracowanych przez autorów powłok jest wydłużenie czasu poprawnej pracy wybranych skojarzeń tłokowych silników lotniczych po zaniku smarowania spowodowanego awarią podczas lotu. Czas ten jest niezbędny na dolot do miejsca bezpiecznego lądowania. Zapewnienie poprawnej pracy skojarzeń, tj. utrzymanie współczynnika tarcia na poziomie zabezpieczającym przed zatarciem, jest możliwe dzięki naniesieniu na współpracujące powierzchnie powłok kompozytowych zawierających smary stałe. W powłoce RGC jest to węgiel szklisty, a w powłoce TLML dwusiarczek molibdenu. Podczas współpracy ślizgowej, przy niewystarczającej ilości oleju, ma miejsce intensywniejsze zużywanie powłoki. Ponieważ smarowanie nie funkcjonuje, produkty zużycia są usuwane ze strefy tarcia znacznie wolniej. Z produktów zużycia smaru stałego i resztek oleju tworzy się mieszanina, która jest osadzana na współpracujących powierzchniach, zmniejszając tarcie. Nawet po zużyciu powłoki współczynnik tarcia w przeprowadzonych badaniach nie przekraczał 0,04. Opracowana powłoka może pracować w temperaturze 120°C, przy nacisku p = 0,4÷2,0 MPa i prędkości v = 0,55 m/s, do 30 minut nie ulegając całkowitemu zużyciu. Powłoka TLML po około 24 minutach została zużyta.

Słowa kluczowe

EN

solid lubricant; glassy carbon; aviation; friction; wear; composite coatings

PL

smar stały; węgiel szklisty; lotnictwo; tarcie; zużycie; powłoki kompozytowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 18, nr 1
• Strony: 3--6
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Posmyk A.

• Silesian University of Technology, Faculty of Transport, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

autor

Myalski J.

• Silesian University of Technology, Faculty of Metallurgy and Material Engineering, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Balicki W., Lotnicze silniki turbinowe, konstrukcja, eksploatacja, diagnostyka, Biblioteka Naukowa Instytutu Lotnictwa, Warszawa 2010.
• [2] Certification Specifications and Acceptable Means of Compliance for Large Rotorcraft CS-29. European Aviation Safety Agency, 30 Nov. 2016.
• [3] Wronkiewicz A., Dragan K., Damage size monitoring of composite aircraft structures based on ultrasonic testing and image processing, Composites Theory and Practice 2016, 16(3), 154-160.
• [4] Tamilarasan U., Karunamoorthy L., Palanikumar K., Mechanical properties evaluation of the carbon fibre reinforced aluminium sandwich composites, Materials Research 2015, 18(5), 1029-1035.
• [5] Simpson J.T., Hunter S.R., Aytug T., Superhydrophobic materials and coatings: a review, Reports on Progress in Physics 2015, 78, 1-14.
• [6] Yongxin W.Y., Orol D., Owens J., Simpson K., Lee H.J., Design and development of anti-icing aluminum surface, Materials Sciences and Applications 2013, 4, 347-356.
• [7] Posmyk A., Myalski J., Hekner B., Glassy carbon coating deposited on hybrid structure of composite materials, Archives of Metallurgy and Materials 2016, 61, 2B, 145-150.
• [8] Cieślak G., Trzaska M., Tribological properties of nanocomposite Ni/graphene coatings produced by electrochemical reduction method, Composites Theory and Practice 2016, 16(2), 79-83.
• [9] Opracowanie i optymalizacja powłoki kompozytowej oraz sposobu jej nanoszenia na podzespoły silnika lotniczego zabezpieczającej silnik przed zatarciem w wyniku zaniku dopływu środka smarnego, Projekt NCBIR 2018.
• [10] Sposób wytwarzania i przygotowania powierzchni współpracujących elementów aluminiowych i stalowych, Zgłoszenie patentowe P.422379, 2017.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).